KR0174338B1 - Random access memory with a simple test arrangement - Google Patents
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Abstract
신속한 테스트 입/출력(I/O) 랜덤 액세스 메모리[quick test Input/Output(I/O) Random Access Memory(RAM)]이 개시되어 있다. RAM 어레이는 개별 유닛으로 분할될 수 있다. 각각의 유닛은 서브어레이 블록(subarray block)으로 더 분할된다. 각각의 서브어레이 또는 세그먼트는 하나로 구성되고 하나의 여분 칼럼(spare column)을 포함하여 여분의 워드 라인을 포함할 수 있다. 블록이 액세스되면, 세그먼트들의 절반만이 액세스된다. 세그먼트가 액세스되더라도, 그 세그먼트의 여분 칼럼은 액세스되지 않는다. 액세스된 절반 내의 칼럼들로부터의 데이타와 액세스되지 않은 절반 내의 여분 칼럼들로부터의 데이타가 로컬 데이타 라인[Local Data Lines(LDLs)]으로 전달되고, 다시 LDL로부터 마스터 데이타 라인[Master Data Lines(MDLs)]으로 전달된다. 액세스된 칼럼 라인들과 선택된 여분 라인들로부터의 유효한 데이타(valid data)는 MDL 상에서 제2 센스 증폭기들(sense amplifiers)로 제공된다. 결함있는 칼럼들은 제2단 증폭기(second stage amplifiers)들을 거친 후에 여분들(spares)로 대체된다. 압축 모드 테스트(Compression Mode Test) 도중에 수개의 제2 센스 증폭기들로부터의 상보형 출력들(Complementary outputs)은 서로 와이어 AND되고(wire AND'ed) EXOR된다(EXOR'ed). 그리고 나서, 와이어 AND된 제2 센스 증폭기들은 동시에 인에이블된다(enabled). 압축 모드 테스트 후에, 상보형 와이어 AND된 출력들 중 하나의 출력이 하이이고 다른 출력은 로우이면, EXOR 출력은 하이가 되어 오류가 검출되지 않았다는 것을 나타낼 것이다. 그렇지 않으면, RAM은 셀프-테스트(self-test)에서 불합격한 것이다.Quick test input / output (I / O) random access memory (RAM) is disclosed. The RAM array can be divided into individual units. Each unit is further divided into subarray blocks. Each subarray or segment can be configured as one and include an extra word line, including one spare column. If the block is accessed, only half of the segments are accessed. Even if a segment is accessed, the extra column of that segment is not accessed. Data from the columns in the half accessed and data from the extra columns in the half not accessed are transferred to the local data lines [Local Data Lines (LDLs)], and again from the LDL to the Master Data Lines (MDLs). Is passed to]. Valid data from the accessed column lines and selected spare lines is provided to the second sense amplifiers on the MDL. The defective columns are replaced with spares after passing through second stage amplifiers. Complementary outputs from several second sense amplifiers are wire AND'ed to each other and EXOR'ed during the compression mode test. The wire ANDed second sense amplifiers are then enabled at the same time. After the compression mode test, if one of the complementary wire ANDed outputs is high and the other is low, the EXOR output will go high indicating that no error has been detected. Otherwise, the RAM failed at the self-test.
Description
제1도는 와이드 I/O RAM(wide I/O RAM)을 위한 종래 기술의 리던던시 구성(redeundancy scheme)을 개략적으로 도시한 도면.1 schematically illustrates a prior art redundancy scheme for wide I / O RAM.
제2a도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 와이드 I/O 256Mb DRAM칩의 배치 설계(floor plan)를 도시한 도면.FIG. 2A illustrates a floor plan of a wide I / O 256 Mb DRAM chip constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention. FIG.
제2b도는 제2a도의 256Mb DRAM칩의 16Mb 유닛을 개략적으로 도시한 도면.FIG. 2b schematically illustrates a 16Mb unit of the 256Mb DRAM chip of FIG. 2a.
제2c도는 제2b도의 16MB 유닛의 세그먼트를 개략적으로 도시한 도면.FIG. 2C schematically illustrates a segment of the 16 MB unit of FIG. 2B.
제3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성된 16Mb 유닛을 개략적으로 도시한 단면도.3 is a schematic cross-sectional view of a 16 Mb unit constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
제4a도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 세그먼트를 도시한 트랜지스터 레벨(transistor level)의 개략적인 단면도.4A is a schematic cross-sectional view of a transistor level showing a segment constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
제4b도 제4a도에 대한 타이밍 다이어그램(timing diagram).4b is a timing diagram for FIG. 4a.
제4c도는 센스 증폭기와 제2 센스 증폭기 사이의 칼럼 접속을 개략적으로 도시한 도면.4c schematically illustrates a column connection between a sense amplifier and a second sense amplifier.
제5a도는 프로그램밍 가능한 퓨즈 래치 회로(fuse latch circuit)를 개략적으로 도시한 도면.5A schematically illustrates a programmable fuse latch circuit.
제5b도는 프로그램밍 가능한 어드레스 선택 회로(address selection circuit)를 개략적으로 도시한 도면.5b schematically illustrates a programmable address selection circuit.
제5c도는 CRDN 회로를 개략적으로 도시한 도면.5c schematically illustrates a CRDN circuit.
제6a도는 IOSW 회로를 통한 유닛의 개략적인 단면도.Figure 6a is a schematic cross sectional view of a unit through an IOSW circuit.
제6b도는 IOSU 회로를 개략적으로 도시한 도면.6b schematically illustrates an IOSU circuit.
제7도는 압축 모드 테스트 구성(compression mode test configuration)을 개략적으로 도시한 도면.7 schematically illustrates a compression mode test configuration.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
122 : 어레이 블록(array block) 126 : 서브어레이블럭(subarray block)122: array block 126: subarray block
128 : 워드 라인들(word lines) 130 : 세그먼트(segment)128: word lines 130: segment
132 : 비트 라인들(bit lines)132 bit lines
134 : 여분 칼럼 라인(spare column line)134: spare column line
124 : IO 스위치(IOSW)124: IO switch (IOSW)
136 : 로컬 데이터 라인(Local Data Line)136: local data line
본 발명은 일반적으로 반도체 메모리에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 반도체 메모리의 테스트(test)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to semiconductor memories, and more particularly to tests of semiconductor memories.
메모리 셀 결함(memory cell defect)과 메모리 어레이(memory array)결함에는 많은 원인이 있으며, 그 결과로 나타나는 다양한 특징(signatures)이 있게 된다. 단일의 분리된 셀에서의 결함이 어레이 전체로 퍼져나갈 수 있기도 하지만, 흔히는 그 셀 주위의 동일한 위치에 있는 다수의 셀들에 결함이 생기게 된다. 다수의 셀에 결함이 발생하면, 이 결함은 워드 라인(word line) 결함( 즉, 동일한 워드 라인 주소를 갖는 결함있는 셀들), 비트(또는 칼럼) 라인 결함( 즉, 동일한 비트 라인 주소를 갖는 결함있는 셀들), 또는 양자 모두에 해당하는 것으로 분류할 수 있다. 이러한 다수의 셀의 결함의 원인은 다양하다. 특히, 비트 라인 결함은 개방된(open) 비트 라인들, 단락된(shorted) 비트 라인들, 필드 산화물(field oxide)의결여, 과도한 산화물, 셀간 누설(intercell leakage), 또는 다양한 기타의 원인에 의하여 생길 수 있다. 따라서, 결함있는 셀들을 식별하기 위하여 메모리 셀들을 광범위하게 테스트하게 된다.There are many causes for memory cell defects and memory array defects, and there are various signatures that result. Although defects in a single separate cell can spread throughout the array, it often results in multiple cells at the same location around the cell. If a defect occurs in a large number of cells, this fault may be a word line fault (i.e. defective cells with the same word line address), a bit (or column) line fault (i.e. a fault with the same bit line address). Cells), or both. The causes of these many cell defects vary. In particular, bit line defects may be caused by open bit lines, shorted bit lines, lack of field oxide, excessive oxide, intercell leakage, or various other causes. Can occur. Thus, memory cells are extensively tested to identify defective cells.
결함 있는 셀들을 갖고 있는 칩들을 수리할 수 있는 경우가 매우 자주 있다. 일단 식별이 되면, 어레이 여분의 셀들이 포함되어 있는 경우에는 결함있는 셀들을 전기적인 수단에 의하여 여분의 셀들로 대체시킬 수 있다. 셀 결함을 수리하기 위하여 온-칩 여분 셀들(on-chip spare cells)을 제공하는 것은 온-칩 리던던시(on-chip redundancy)로서 관련 기술 분야에 알려져 있다. 최신 기술의 리던던시 구성을 전형적으로 하나 또는 그 이상의 여분의 로우 (로우 리던던시) 및/또는 하나 또는 그 이상의 여분의 칼럼(칼럼 리던던시)을 갖는다. 이들 여분의 로우/칼럼들은 결함있는 셀을 선택하지 못하게 함과 동시에, 결함있는 로우/칼럼의 어드레스(address)에 응답하도록 프로그래밍될 수 있는 퓨즈 프로그래밍 가능한 디코더들(fuse programmable decoders)을 갖고 있다. 전기적으로는, 수리된 칩은 완전히 이상이 없는 칩과 구별할 수 없다.It is very often possible to repair chips with defective cells. Once identified, the defective cells can be replaced by electrical means if the spare cells of the array are included. Providing on-chip spare cells to repair cell defects is known in the art as on-chip redundancy. State-of-the-art redundancy configurations typically have one or more redundant rows (low redundancy) and / or one or more redundant columns (column redundancy). These redundant rows / columns have fuse programmable decoders that can be programmed to respond to the address of the defective row / column while at the same time preventing the selection of the defective cell. Electrically, a repaired chip is indistinguishable from a chip that is completely flawless.
결함 있는 셀들을 식별하기 위하여 메모리 칩을 테스트하는 것은 복잡하고 , 각각의 종류의 결함을 식별하기 위하여 고안된 특수한 테스트 패턴(test pattern)을 필요로 한다. 수개의 테스트 패턴 각각이 적어도 한번 어레이에 기록되고 어레이로부터 판독되어야 하기 때문에. 메모리 칩을 테스트하는 것은 시간이 많이 걸릴 수 있다. 예를 들어, 하나의데이타 입력/데이타 출력(DI/DO)을 갖고 있고 엑세스 시간이 70ns인 16Mb RAM 칩에서는, 1600만개의 셀들에 걸펴서 하나의 테스트 패턴을 테스트하는 데에도 수 초가 걸릴 수 있다. 테스트하는 데에는 상이하고 다양한 테스트 패턴이 많이 필요하므로, 어레이 전체에 걸쳐서 테스트하려면 수 분이 걸릴 수 있다. 하나의 반도체 웨이퍼(wafer)상에 수백개의 칩이 있으면, 하나의 웨이퍼를 검사하려면 수 시간이 걸릴 수 있다. 더구나, 이 테스팅(testing)은 초기 웨이퍼 스크린[initial wafer screen: 각각의 완성된 RAM 사이트(site)에 대한 웨이퍼 기능 테스트]과 최종 선적 사이의 각 단계마다 한번 이상 수행된다.Testing memory chips to identify defective cells is complex and requires special test patterns designed to identify each kind of defect. Because each of several test patterns must be written to and read from the array at least once. Testing memory chips can be time consuming. For example, on a 16Mb RAM chip with one data input / data output (DI / DO) and 70ns access time, testing a test pattern over 16 million cells can take several seconds. . Because testing requires many different and different test patterns, testing across an array can take several minutes. If there are hundreds of chips on one semiconductor wafer, it can take several hours to inspect one wafer. Moreover, this testing is performed at least once for each step between the initial wafer screen and the final shipment of wafer functionality.
또한, 칩의 집적도가 예를 들어 64Mb 또는 256Mb로 높아짐에 따라, 테스트 시간도 증가한다. 각각의 칩 세대(generation)마다, 집적도는 4배 증가한다. 전형적으로, 4배의 증가는 어드레싱할 수 있는 위치(addressable location)가 4배 증가하는 것이 된다. 그러나, 각 세대의 성능 향상은 대개 2배 미만이다. 따라서, 각각의세대에서 테스트 시간은 더 길어지고, 따라서 더욱 문제가 된다.In addition, as the chip density increases, for example, to 64 Mb or 256 Mb, the test time also increases. For each chip generation, the density increases four times. Typically, a four-fold increase results in a four-fold increase in addressable location. However, the performance improvement of each generation is usually less than twice. Thus, the test time is longer in each generation, and therefore more problematic.
어레이 테스트 시간의 감소를 포함하는 다양한 원인에 의하여, 이들 초고집적(ultra dense) RAM들은 2비트(X32) 또는 그보다 넓은 데이터 패스(wide data paths of 32 bits(x32) or wider)를 갖도록 구성되어 있다. 이러한 와이드 입/출력(I/O) 구성[wide Input/Output (I/O) organization]을 가지면 , 각각의 사이클(cycle)동안에 더 많은 셀들을 액세스하기 때문에 어레이 테스트 시간을 상당히 감소시킨다. 사이클마다 더 많은 수의 셀들을 액세스하므로, 각각의 테스트 패턴에 대하여 판독/기록 사이클이 더 적다. 예를 들어, 1로 구성된 64Mb 칩 상의 하나의 테스트 패턴은 어레이에 로도(load)시키기 이하여 6400만개 이상의 기록 사이클이 필요하고, 그리고 나서, 어레이가 저장된 테스트 패턴을 포함하고 있다는 것을 확인하기 위하여 6400만개의 판독 사이클이 필요하다. 반면에, 512k×128b의 와이드 I/O 구성에서는, 하나의 판독/기록 사이클은 각각의 128비트에 대한 것이므로, 512000개의 기록 사이클과 512000개의 판독 사이클만이 필요하게 된다. 따라서, 와이드 I/O 구성은 테스트 사이클 수의 일부분만을 필요로 하므로, 테스트 시간을 상당히 감소시킬 수 있다.For a variety of reasons, including reduced array test time, these ultra dense RAMs are configured to have 2 bits (X32) or wider data paths of 32 bits (x32) or wider. . Having such a wide input / output (I / O) organization significantly reduces array test time as more cells are accessed during each cycle. Accessing a larger number of cells per cycle results in fewer read / write cycles for each test pattern. For example, one test pattern on a 64Mb chip of 1 would require more than 64 million write cycles to load into the array, and then 6400 to verify that the array contains the stored test pattern. Ten thousand read cycles are required. On the other hand, in a wide I / O configuration of 512k × 128b, since one read / write cycle is for each 128 bit, only 512000 write cycles and 512000 read cycles are needed. Thus, wide I / O configurations require only a fraction of the number of test cycles, which can significantly reduce test time.
테스트 시간이 감소되는 것 이외에도, 현대 시스템의 요구 조건들이 와이드 I/O 구성을 갖도록 하는 동기를 제공한다. 최신 기술의 마이크로프로세서들은 전형적으로 32비트 또는 64비트의 데이터 워드(data word)를 채용한다. 이들 마이크로프로세서 중 어느 하나에 맞도록 구성되어 있는 컴퓨터는 대개 4-8 MB(MBytes)의 DRAM을 필요로 한다. 그러한 시스템에서 2M×32로 구성된 8MB의 메모리는 네 개의 16Mb (2M×8) 칩으로부터 아주 간단하게 만들 수 있다. 예를 들어, 2M×32 단일 인-라인 메모리 모듈(Single In-line Memory Module : SIMM)은 2M×8의 4개의 칩을 병렬로 사용할 것이다. 그러나, 8M×8로 구성된 64Mb 칩은 그렇게 간단하게 재구성될 수 없다. 오히려, 8M×8로부터의 X32 SIMM 구성은 성능에서 상당한 손실을 가져오면서 부가적인 복잡한 논리부를 필요로 한다. 그러나, 외이드 I/O 구성은 2M×32, 1M×64 또는 512k×128의 어느 것으로 구성되었든지 간에 최신 기술의 전형적인 마이크로프로세서에 기초한 시스템에서 사용할 수 있는 최적의 64Mb 칩을 제공한다. 사실, 512k×128 구성은 4개의 32비트 워드를 동시에 액세스할 수 있도록 한다. 칩 집적도가 256Mb과 그 이상으로 증가하더라도 256비트 또는 그 이상의 넓은 데이터 패스를 갖는 아주 긴 명령어 워드(Very Long Instruction Word: VLIW)와 같은 새로운 와이드 워드 구조(word architecture)가 등장하고 있다In addition to the reduced test time, it also provides the motivation for modern system requirements to have wide I / O configurations. State-of-the-art microprocessors typically employ 32-bit or 64-bit data words. Computers configured to fit into either of these microprocessors typically require 4-8 MB (MBytes) of DRAM. In such a system, 8MB of memory consisting of 2M × 32 can be made quite simple from four 16Mb (2M × 8) chips. For example, a 2M × 32 Single In-line Memory Module (SIMM) will use four chips of 2M × 8 in parallel. However, a 64Mb chip consisting of 8M × 8 cannot be simply reconfigured. Rather, the X32 SIMM configuration from 8Mx8 requires additional complex logic, with significant loss in performance. However, the external I / O configuration, whether comprised of 2M × 32, 1M × 64 or 512k × 128, provides an optimal 64Mb chip for use in systems based on typical microprocessors of the state of the art. In fact, the 512k × 128 configuration allows access to four 32-bit words simultaneously. New chip word architectures, such as Very Long Instruction Words (VLIWs) with wide data paths of 256 bits or more, are emerging as chip densities increase to 256 Mb and beyond.
고집적도의 칩드리 와이드 I/O DRAM 구성을 갖도록 하는 또 다른 이유는 고성능 마이크로프로세서들과 함께 사용되는 DRAM들의 성능에 대한 요구 조건 때문이다. 전형적인 종래 기술의 DRAM들은 이러한 성능에 대한 요구 조건을 충족시킬 수 없다. 동기식 DRAM(Synchronous DRAM: SDRAM)의 스루풋(throughput)를 증가시키기 위한 최신 기술의 방법의 하나로서 프리펫치(prefetch)가 알려져 있다. 프리펫치 구조를 갖는 SDRAM은 예를 들어 64비트 온-칩 데이터 패스 대 32비트 오프-칩 I/O와 같이 오프-칩 I/O(off_chip I/O)보다 넓은 온-칩 데이터 패스(on-chip data path)를 갖고 있다. 오프 칩 트랜스퍼(off-chip transfer)는 순차적으로 즉 두 번의 32비트 트랜스퍼로 이루어지면서 모든 어레이(온-칩) 동작은 동시에 일어나고(즉, 64비트 어레이 판독 및 기록), 오프 칩 트랜스퍼(off chip transfer)는 순차적으로 즉 두 번의 32비트 트랜스퍼로 이루어진다. 따라서 와이드 I/O를 갖는 RAM은 테스트 시간을 감소시키고 메모리 시스템 디자인을 간단하게 하고 RAM성능을 향상시키기 때문에 와이드 I/O를 갖고 있는 RAM이 필요하다.Another reason for having a highly integrated chip-dry wide I / O DRAM configuration is the requirement for the performance of DRAMs used with high performance microprocessors. Typical prior art DRAMs cannot meet this requirement for performance. Prefetch is known as one of the state-of-the-art methods for increasing the throughput of synchronous DRAM (SDRAM). An SDRAM with a prefetch structure has a wider on-chip data path than on-chip I / O, for example 64-bit on-chip data paths versus 32-bit off-chip I / Os. chip data path). Off-chip transfer consists of two 32-bit transfers in sequence, while all array (on-chip) operations occur simultaneously (ie, 64-bit array read and write), and off chip transfer ) Consists of two 32-bit transfers sequentially. Therefore, RAM with wide I / O is needed because RAM with wide I / O reduces test time, simplifies memory system design and improves RAM performance.
불행히도 종래 기술의 리던던시(redundancy)기술은 와이드 I/O RAM에는 불충분하다. RAM 칩에 칼럼 리던던시(column redundancy)를 제공하고자 하는 종래 기술의 시도가 몇가지 있었다. 한가지 종래 기술의 시도에서는 여분의 칼럼들은 작은(여분의) 어레이에 격리되어 있다. 칼럼 어드레스가 결함있는 칼럼을 가리키면 대신에 여분 어레이로부터 미리 프로그래밍된 여분 칼럼 중의 하나가 선택된다. 예를 들어 본 명세서에서 참고 문헌으로 사용된 요시다(Yoshida) 등에서 허여된 Semiconductor Memory Device Having Redundancy Means라는 명칭의 미합중국 특허 제4,727,516호를 보면 알 수 있다. 그러나 요시다의 시도는 속도가 느리고 상당한 양의 추가 논리부를 필요로 한다. 추가 논리부는 칼럼 어드레스가 결함있는 칼럼을 가리키고 있는지 여부를 결정하고 만일 가리키고 있다면 그 결함있는 칼럼을 우회하여 미리 프로그래밍된 여분 칼럼을 선택하도록 하는데 필요하다. 리던던시 감지 논리부(redundancy detect logic)는 칼럼 어드레스가 결함있는 칼럼을 가리키고 있는지 여부를 결정하고 만일 가리키고 있다면 올바른 여분 칼럼을 대신 선택하도록 하기 위하여 셀 액세스 시간(cell access time)에 디레이(delay)를 추가시킬 필요가 있다. 이러한 리던던시 접근 방법은 내로우 I/O 칩(narrow I/O chip: 8 I/O)에서는 받아들일수 있었으나, 와이드 I/O 구조에서 사용하기에는 너무 느리고, 융통성이 없으며 적절하지 못하다.Unfortunately, the prior art redundancy technology is insufficient for wide I / O RAM. There have been several prior art attempts to provide column redundancy in RAM chips. In one prior art approach the extra columns are isolated in a small (extra) array. If the column address points to a defective column, one of the pre-programmed spare columns is selected instead from the spare array. See, for example, US Pat. No. 4,727,516, entitled Semiconductor Memory Device Having Redundancy Means, issued by Yoshida et al., Which is incorporated herein by reference. But Yoshida's attempt is slow and requires a significant amount of additional logic. Additional logic is needed to determine whether the column address points to a defective column and, if so, to bypass the defective column and select a preprogrammed spare column. Redundancy detect logic determines whether the column address points to a defective column and if so, delays the cell access time to select the correct spare column instead. Need to be added. This redundancy approach has been acceptable for narrow I / O chips (8 I / O), but is too slow, flexible, and inadequate for use in wide I / O structures.
또 하나의 리던던시 방법은 고집적 어레이에서처럼 RAM 어레이가 더 작은 서브어레이(subarray)의 그룹(group)으로 계층 구조로 구성되어 예를 들어 어레이가 4개로 분할되어 있을 때에 사용된다. 이러한 두 번째의 종래 기술의 리던던시 방법에서는 여분의 칼럼들이 각각의 서브어레이와 함께 포함되어 그 서브어레이를 위해 사용된다. 첫 번째의 방법에서와 같이 결함있는 칼럼이 어드레싱될(addressed)때마다 별도의 서브어레이로부터의 데이터로 대체시키는 대신에 서브어레이 내의 여분 칼럼 라인이 선택된다.Another method of redundancy is used when a RAM array is hierarchically organized into groups of smaller subarrays, such as in highly integrated arrays, for example when the array is divided into four. In this second prior art redundancy method, extra columns are included with each subarray and used for that subarray. Each time a defective column is addressed, as in the first method, an extra column line in the subarray is selected instead of replacing it with data from a separate subarray.
제1도는 와이드 I/O의 16Mb DRAM 칩에 대한 두 번째의 종래 기술의 리던던시 구성를 개략적으로 도시한 도면이다. 칩(100)은 각각의 서브어레이(106)에서 두 개의 여분의 칼럼들을 제공하는 두 개의 여분 비트 라인(RBL : 102, 104)로 구성된다. 각각의 서브어레이(106)은 2n개의 비트 라인[(BL, 108), 여기서 n은 5내지 8과 여분 비트 라인들을 (이 예에서는 2개) 포함하고 있다. 각각의 서브어레이(106)은 서브어레이 블록(110)의 일부분이다. 모든 서브어레이 블록들(110)이 모여서 전체 RAM 어레이를 형성한다. 따라서 예를 들어 16Mb RAM은 각각의 1Mb인 16개의 블록(110)을 갖고 있다. 블록 크기, 서브어레이 크기 및 서브어레이(106)의 개수는 서로 종속되어 있고 성능과 로직(logic)상의 목적에 따라 선택된다.FIG. 1 is a schematic illustration of a second prior art redundancy scheme for a wide I / O 16Mb DRAM chip. Chip 100 is composed of two extra bit lines (RBL) 102, 104 which provide two extra columns in each subarray 106. Each subarray 106 contains 2 n bit lines [(BL, 108), where n is 5 to 8 and redundant bit lines (two in this example). Each subarray 106 is part of a subarray block 110. All subarray blocks 110 come together to form the entire RAM array. Thus, for example, a 16Mb RAM has 16 blocks 110 that are each 1Mb. The block size, subarray size, and number of subarrays 106 are dependent on each other and are selected according to performance and logic purposes.
이러한 두 번째의 종래 기술의 리던던시 방법은 첫 번째의 방법만큼 느리지는 않지만 첫 번째의 방법만큼 융통성이 있지도 않다. 첫 번째 종래 기술 방법에서는 어떠한 결함있는 칼럼을 여분 칼럼의 블록 내의 어떤 여분의 칼럼으로도 대체시킬 수 가 있다. 두 번째 종래 기술 방법에서는 결함있는 칼럼들은 동일한 서브어레이에 있는 여분 칼럼들로만 대체시킬 수 있다. 따라서 칩 전체에 대해서는 각각의 서브어레이마다 적어도 하나의 여분 칼럼이 있어야 한다. 이러한 두 번째 방법에 의하면 서로 다른 서브어레이에 있는 두 개 이상의 결함있는 칼럼을 대체시킬 수는 있지만 서브어레이(106)마다 두 개의 여분 칼럼이 있어도 칩당 두 개의 결함있는 칼럼들을 수리할 수 있다는 것을 보장해줄 뿐이다. 동일한 서브어레이(106)에 세 개의 결함있는 칼럼들이 있으면 이를 수리할 수 없다.This second prior art redundancy method is not as slow as the first method but is not as flexible as the first method. In the first prior art method, any defective column can be replaced by any spare column in the block of spare columns. In the second prior art method, defective columns can only be replaced by spare columns in the same subarray. Therefore, for each chip, there must be at least one extra column for each subarray. This second approach allows the replacement of two or more defective columns in different subarrays, but guarantees that two defective columns per chip can be repaired even if there are two extra columns per subarray 106. It is only. If there are three defective columns in the same subarray 106, they cannot be repaired.
더구나, 이러한 두 번째 방법은 융통성이 없을 뿐만 아니라 리던던시 때문에 생기는 시간 지연을 제어하지 못한다. 서브어레이(106)은 하나의 워드 라인(112)가 선택되어 하이(high)로 될 때 액세스된다. 액세스된 셀들로부터 데이터는 비트 라인들(108)과 여분 비트 라인들(102. 104)에 동시에 제공된다. 리던던시 디코더(redundancy decoder)가 여분의 칼럼이 어드레스되는지 여부를 결정하기에 충분한 만큼의 선정된 최소 지연 후에 하나의 비트 라인(108) 또는 여분 비트 라인(102, 104)가 각각의 서브어레이(106)에서 선택된다. 각가의 서브어레이에서 선택된 비트 라인(108) 또는 여분 비트 라인(102, 104)는 로컬 데이터 라인[Local Data Line(LDL), 114]에 커플된다.(coupled). LDL(114)는 마스터 데이터 라인들 [Master Data Lines(MDL), 116]에 커플된다. MDL(116)은 각각의 서브어레이 블록(110)에서 대응하는 서브어레이들(106)을 커플시킨다. 데이터가 서브어레이(106)과 MDL(116)상의 칩 I/O들 사이에 전달된다.Moreover, this second method is inflexible and does not control the time delay caused by redundancy. The subarray 106 is accessed when one word line 112 is selected and goes high. Data from the accessed cells is provided simultaneously to the bit lines 108 and the redundant bit lines 102. 104. One bit line 108 or extra bit lines 102 and 104 after each predetermined minimum delay is sufficient for the redundancy decoder to determine whether the extra column is addressed, each subarray 106. Is selected. The selected bit lines 108 or redundant bit lines 102 and 104 in each subarray are coupled to a local data line (Local Data Line (LDL), 114). LDL 114 is coupled to Master Data Lines (MDL) 116. MDL 116 couples the corresponding subarrays 106 in each subarray block 110. Data is transferred between the subarray 106 and the chip I / Os on the MDL 116.
정상적인 경우에는 비트 선택 로직(bit select logic)이 리던던시 디코드 로직보다 빠르다. 그러나 두 회로 모두 동일하게 빠르다 하더라도 이러한 두 번째 방법에서는 레이스 컨디션(race condition)이라고 알려져 있는 시간상의 충돌(timing conflicts)을 피하기 위하여 비트 라인 선택이 지연되어야 한다. 레이스컨디션이 발생하면, 여분의 비트 라인(102 또는 104)와 결함있는 비트 라인은 짧은 시간 동안에 모두 LDL에 동시에 접속되어 서로 단락된다. 레이스 컨디션으로부터 생기는 문제들은 데이터들이 느려지는 것 (즉, 저장되어 있는 것이 1인지 0인지 감지하는 것)으로부터 어레이에 저장된 데이터를 잘못 스위칭하거나 잘못된 데이터가 판독 또는 기록되도록 하는 것에 이르기까지 다양하다. 레이스 컨디션을 피하기 위하여 비트 라인 선택 이전에 칩 타이밍에 약간의 지연을 두어야 한다. 첫 번째 종래 기술의 방법을 사용할 때 요구되는 것보다 현저히 작은 지연이지만 이 약간의 지연 때문에 리던던시를 포함시키기 위하여 여전히 고의적으로 칩 액세스 시간을 느리게 할 필요가 있다. 칩 액세스를 느리게 하는 것은 대부분의 RAM에 있어서 성능을 높이는 데에 장애가 된다.In normal cases, the bit select logic is faster than the redundancy decode logic. However, even though both circuits are equally fast, this second method requires delayed bit line selection to avoid timing conflicts, known as race conditions. When race conditions occur, the redundant bit lines 102 or 104 and the defective bit lines are both simultaneously connected to the LDL and shorted together for a short time. Problems arising from race conditions can range from slowing down data (i.e. detecting whether it is stored as 1 or 0) to incorrectly switching the data stored in the array or causing incorrect data to be read or written. To avoid race conditions, there must be a slight delay in chip timing before bit line selection. The delay is significantly smaller than required when using the first prior art method, but due to this slight delay it is still necessary to deliberately slow the chip access time to include redundancy. Slow chip access is an obstacle to improving performance for most RAM.
융통성이 없고 칩 액세스를 느리게 하는 것 이외에도 이 두 번째 종래 기술의 리던던시 방법은 비효율적이다. 상기 예의 16Mb 칩에서 각각의 25=32비트 라인들 (108)마다 두 개의 여분 비트 라인들(102, 104)가 있다. 적어도 어레이 면적의 6.25%는 여분의 셀들에 제공된다 (만일 로우 리던던시가 포함되면 이 비율은 더 높아진다). 그러나 각각의 다른 서브어레이(106)에 여분 칼럼들(102, 104)가 미사용인 채로 남아 있더라도 동일한 서브어레이(106)에 결함있는 칼럼들이 세 개 있으면 이들을 수리할 수 없다. 따라서 동일한 서브어레이에 결함있는 칼럼들이 세 개있으면 사용할 수 있는 칩이 수리할 수 없는 상태가 되어 사용할 수 없게 된다. 와이드 I/O 어레이 칩을 위한 종래 기술의 리던던시 구성은 상기 종래 기술 구성을 다소 확장시킨 것(extensions)이다. 내로우(narrow) I/O RAM에 대하여 제한된 장점을 갖고 있었던 종래 기술의 리던던시 구성은 와이드 I/O RAM이나 프리페치형(prefetch type) SDRAM에서 사용하기에는 불충분하다. 상기 설명으로부터 알 수 있듯이 와이드 I/O칩 구성은 초고집적도(ultra high density) RAM에서 더욱 필요하게 된다. 따라서, 융통성 있는 리던던시와 향상된 테스트 성능을 갖는 와이드 I/O RAM구조기 필요하게 된다.In addition to being inflexible and slowing chip access, this second prior art redundancy method is inefficient. In the 16 Mb chip of the above example, there are two redundant bit lines 102 and 104 for each of the 25 = 32 bit lines 108. At least 6.25% of the array area is provided for redundant cells (this ratio is higher if low redundancy is included). However, if there are three defective columns in the same subarray 106, even if the spare columns 102 and 104 remain unused in each other subarray 106, they cannot be repaired. Thus, if there are three defective columns in the same subarray, the usable chip becomes unrepairable and unusable. Prior art redundancy schemes for wide I / O array chips are somewhat extensions of the prior art schemes. Prior art redundancy schemes, which had limited advantages over narrow I / O RAM, are insufficient for use in wide I / O RAM or prefetch type SDRAM. As can be seen from the above description, wide I / O chip configurations are further needed in ultra high density RAM. Thus, there is a need for a wide I / O RAM structure with flexible redundancy and improved test performance.
본 발명의 목적은 반도체 메모리의 테스트 시간을 감소시키고자 하는 것이다.An object of the present invention is to reduce the test time of a semiconductor memory.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 메모리 테스트 간단하게 하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to simplify semiconductor memory testing.
본 발명의 또 다른 목적은 결함있는 반도체 메모리 칩들을 식별하는데 필요한 시간을 감소시키고자 하는 것이다.Yet another object of the present invention is to reduce the time required to identify defective semiconductor memory chips.
본 발명이 또 다른 목적은 초기 반도체 메모리 칩 테스트 스크리닝(initial semiconductor memory chip test screening)을 간단하게 하고자 하는 것이다.It is another object of the present invention to simplify initial semiconductor memory chip test screening.
본 발명은 와이드 I/O 랜덤 액세스 메모리(RAM) 그 구조 및 그 셀프-테스트(self-test)회로에 관한 것이다. 만일 RAM의 용량이 크면, 몇 개의 유닛으로 나누어진다. 각각의 유닛 또는 소용량의 RAM에 대하여 메모리는 몇 개의 블록으로 더 나누어진다. 블록들은 메모리 세그먼트들(memory segments)로 더 나누어진다. 각각의 세그먼트는 로우와 칼럼으로 구성된다. 로우와 칼럼의 선택은 메모리 어드레스에 응답하여 이루어지고 블록내의 모든 세그먼트에 대하여 공통이다. 각각의 칼럼으로부터의 데이터는 첫째로 칼럼의 센스 증폭기(Sense amplifier)에서 둘째로 유닛에서 제2 센스 증폭기에 의하여 증복하여 감지된다. 제2 센스 증폭기는 동시에 여러개의 칼럼을 셀프 테스트하기 위한 수단을 제공한다. 바람직한 실시예에서 제2 센스 증폭기는 상보형 오픈 콜렉터 출력(complementary open collector output)을 갖는다. 제2 센스 증폭기 출력은 함께 AND되고 상보적 결과(complementary result)는 EXOR된다. EXOR출력은 합격/불합격이라는 셀프-테스트(self-test)결과를 제공하게 된다.The present invention relates to a structure of a wide I / O random access memory (RAM) and a self-test circuit thereof. If the RAM is large, it is divided into several units. For each unit or small amount of RAM, the memory is further divided into several blocks. Blocks are further divided into memory segments. Each segment consists of rows and columns. The selection of rows and columns is made in response to the memory address and is common for all segments in the block. Data from each column is sensed by first amplifying by a second sense amplifier in the unit, secondly in the sense amplifier of the column. The second sense amplifier provides a means for self-testing several columns at the same time. In a preferred embodiment the second sense amplifier has a complementary open collector output. The second sense amplifier outputs are ANDed together and the complementary result is EXOR. The EXOR output will provide a self-test result of pass / fail.
제2a도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 테스트할 수 있는 와이드 I/O 256Mb DRAM 칩(120)의 배치 설계를 도시한 도면이다. 이 256Mb어레이는 16개의 동일한 16Mb유닛 또는 어레이 블록(122)로 분할된다.2A illustrates a layout design of a wide I / O 256 Mb DRAM chip 120 that may be tested in accordance with a preferred embodiment of the present invention. This 256 Mb array is divided into 16 identical 16 Mb units or array blocks 122.
제2b도는 하나의 16Mb 유닛(122)를 개략적으로 도시하는 도면이다. 제1도의 종래 기술의 16Mb RAM칩에서와 마찬가지로 각각의 16Mb유닛(122)는 복수의 블록(126)으로 분할된다. 복수의 워드 라인(128)은 각각의 서브어레이 블록(126)을 통하여 수평으로 놓여 있다. 각각의 블록(126)은 복수의 서브어레이 또는 세그먼트(130)으로 더 분할된다. 제2c도는 세그먼트(130)을 개략적으로 도시하는 도면이다. 각각의 세그먼트(130)은 2n개의 비트 라인(132)와 하나의 여분 칼럼 라인(134)를 포함한다. 칼럼과 비트 라인이라는 용어들은 본 명세서에서 그리고 관련 기술 분야에서 서로 호환되어 사용되며 관련 기술 분야에서 사용되는 보통의 의미에 따라 공통의 비트 어드레스를 갖는 복수의 서브어레이 셀(subarray cell)을 나타낸다. 본 실시예에서 비트 라인은 실제로는 네 개의 상보형 라인쌍(complementary pairs of lines)을 가리킨다는 것을 알아야 한다. 각각의 상보형 라인쌍에 있어서 셀들의 절반은 한쪽 라인에 접속되고 나머지 절반은 다른 라인에 접속된다.2B is a diagram schematically showing one 16Mb unit 122. As in the prior art 16Mb RAM chip of FIG. 1, each 16Mb unit 122 is divided into a plurality of blocks 126. As shown in FIG. The plurality of word lines 128 lie horizontally through each subarray block 126. Each block 126 is further divided into a plurality of subarrays or segments 130. 2C is a diagram schematically illustrating the segment 130. Each segment 130 includes 2 n bit lines 132 and one redundant column line 134. The terms column and bit line are used interchangeably with one another in the present specification and in the related art, and refer to a plurality of subarray cells having a common bit address according to the common meaning used in the related art. It should be noted that in this embodiment the bit line actually refers to four complementary pairs of lines. For each complementary line pair, half of the cells are connected to one line and the other half to the other line.
본 실시예에서는 4개의 유닛 DI/DO마다 두 개의 세그먼트(130)이 있어서 각각의 블록(126)마다 총 16개의 세그먼트(130)이 있게 된다. 세그먼트(130)의 절반(8개)만이 블록 액세스(block access) 동안에 액세스된다. 액세스된 세그먼트(130)으로부터의 데이터는 I/O스위치(IOSW, 124)로 전달된다. IOSW(124)는 데이터를 재구동하여 각각의 액세스된 세그먼트(130)으로부터의 네 개의 비트를 I/O버스로 전달한다. 따라서 제2a도의 16개의 32비트 유닛(122)를 갖고 있는 256Mb DRAM은 테스트를 하도록 512k x 512로 구성할 수 있고 원할 경우 정상 동작을 위해서도 동일한 방식으로 구성할 수 있다.In this embodiment, there are two segments 130 for every four units DI / DO, so that there are a total of sixteen segments 130 for each block 126. Only half (8) of segments 130 are accessed during block access. Data from the accessed segment 130 is passed to the I / O switch (IOSW) 124. IOSW 124 redrives the data and passes four bits from each accessed segment 130 to the I / O bus. Thus, a 256Mb DRAM with 16 32-bit units 122 in Figure 2a can be configured for 512k x 512 for testing and can be configured in the same manner for normal operation if desired.
제2c도에 대한 설명을 계속하면, 각각의 세그먼트(130)에서의 비트 라인들(132)와 여분의 칼럼(134)는 상보형 라인쌍이기도 한 로컬 데이터 라인(Local Data Line(LDL), 136]에 선택적으로 커플된다. 각각의 서브어레이 블룩(126)으로부터의 LDL(136)은 상보형 라인쌍이기도 한MDL(138)에 커플된다. 각각의 유닛(122)에서의 MDL은 대응하는 IOSW(124)에 접속된다. 바람직한 실시예의 리던던시 구성에서는 각각의 블록(126)은 우축 절반(140)과 좌측 절반(142)로 더 분할된다. 상기 설명에서 알 수 있듯이 어레이 액세스 동안에 블록의 세그먼트의 절반 즉 우축 절반(140) 또는 좌측 절반(142)만 액세스된다. 액세스된 세그먼트들을 갖는 절반의 블록이 액세스된 절반이다. 나머지(액세스되지 않은) 절반의 블록은 여분의 절반으로 지정된다. 화살표(144)는 각각 다른 절반 블록(140, 142)에 있는 세그먼트(130)의 결함있는 비트 라인들을 대체시키는 데 사용할 수 있는 하나의 절반 블록(140, 142)내의 여분 칼럼들(134)를 가리킨다. 따라서 두 번째 종래 기술 방법에서와 같이 1:1의 여분 대 세그먼트 대응을 갖지 않고 즉, 세그먼트(130)내의 결함있는 비트 라인을 대체시키는데 사용할 수 있는 것이 하나의 여분 비트 라인(134) 뿐이 아니라 (여분 절반 블록으로부터의) 모든 여덟 개의 여분 비트 라인들(134)를 사용할 수 있다. 선택에 의하여 각각의 유닛(122)는 결함있는 워드 라인들을 대체시키기 위하여 여분 워드 라인 블록(45)를 포함할 수 있다.Continuing with the description of FIG. 2C, the bit lines 132 and the extra column 134 in each segment 130 are local data lines (LDL) 136, which are also complementary line pairs. The LDL 136 from each subarray block 126 is coupled to an MDL 138, which is also a complementary line pair, and the MDL in each unit 122 is associated with the corresponding IOSW ( 124. In the redundancy configuration of the preferred embodiment, each block 126 is further divided into a right axis half 140 and a left half 142. As can be seen from the above description, half of the segments of the block during array access, i.e. Only right-half half 140 or left half 142 is accessed, half of the blocks with accessed segments are half accessed, and the remaining (unaccessed) half of blocks is designated as an extra half. Are the other half blocks 140 and 142, respectively. Refers to extra columns 134 in one half block 140, 142 that can be used to replace defective bit lines in a segment 130. Thus, as in the second prior art method, a 1: 1 extra All eight extra bit lines 134 (from the extra half block) as well as one spare bit line 134 that do not have a large segment correspondence, that can be used to replace a defective bit line in segment 130. Optionally, each unit 122 may include a redundant word line block 45 to replace defective word lines.
제3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 유닛의 한 예이고, 제1도의 종래 기술 16M 칩과 거의 동일한 정도의 상세도(level of detail)로 도시한 도면이다. 제3도의 예에서, 액세스된 우축 절반(140) 내의 각각의 세그먼트(130)의 비트 라인들(132)가 액세스되고, 동시에 여분의 좌측 절반(142)내의 세그먼트(130)의 여분 비트 라인들(134)가 액세드된다. 데이터는 액세스된 절반(140)내의 [결함있는 비트 라인(146)을 포함하는] 비트 라인들(132)와 여분의 절반(142)내의 여분 비트 라인들(134)로부터 LDL(136)으로 전달된다. LD(136)상의 데이터는 대응하는 MDL(138)로 전해진다. IOSW회로(124)는 MDL(138)로부터의 데이터를 I/O라인들(148, 150, 152 및 156)으로 선택적으로 전달한다. 각각의 액세스된 절반(140)으로부터의 유효한 데이터만이 I/O라인(148)로 전달된다. 이와 동시에 IOSW(124)는 결함있는 비트 라인(146)으로부터의 오류 데이터를 막고 대신에 여분의 (좌측) 절반(142)내의 미리 프로그래밍된 여분의 칼럼(154)로부터의 유효한 데이터를 I/O라인(152)로 전달한다. 또한, IOSW(124)는 데이터가 나머지 I/O라인들(156)으로 전달되는 것을 막는다.FIG. 3 is an example of a unit constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention, and is shown at approximately the same level of detail as the prior art 16M chip of FIG. In the example of FIG. 3, the bit lines 132 of each segment 130 in the accessed right-half half 140 are accessed, and at the same time the extra bit lines of the segment 130 in the spare left half 142 ( 134 is accessed. Data is transferred to the LDL 136 from the bit lines 132 (including the defective bit line 146) in the accessed half 140 and the redundant bit lines 134 in the redundant half 142. . Data on LD 136 is passed to corresponding MDL 138. IOSW circuit 124 selectively transfers data from MDL 138 to I / O lines 148, 150, 152, and 156. Only valid data from each accessed half 140 is passed to I / O line 148. At the same time IOSW 124 blocks error data from defective bit line 146 and instead replaces valid data from pre-programmed redundant column 154 in redundant (left) half 142 with I / O lines. Forward to 152. IOSW 124 also prevents data from being passed to the remaining I / O lines 156.
제3도의 예에서, 액세스된 절반(140)내의 하나의 결함있는 비트 라인(146)이 여분의 절반 블록(142)로부터의 여분의 비트 라인(134)에 의하여 전기적으로(electrically)대체된다. 그러나, 8개의 결함있는 비트 라인들 각각이 절반 블록(140, 142)어느 것 내에서도 수리 될 수 있다. 따라서, 세그먼트(130) 당 하나의 여분 비트 라인(134)을 갖기 않고 대신에 공통의 비트 어드레스를 갖는 수개의 결함있는 칼럼들을 수개의 여분 칼럼(134)로 대체시킬 수 있다. 또한 동일한 세그먼트(130)내의 수개의 결함있는 칼럼들을 대체시킬 수도 있다.In the example of FIG. 3, one defective bit line 146 in the accessed half 140 is electrically replaced by an extra bit line 134 from the extra half block 142. However, each of the eight defective bit lines can be repaired within either half block 140, 142. Thus, it is possible to replace several defective columns with one redundant bit line 134 per segment 130 instead of several defective columns with a common bit address. It may also replace several defective columns in the same segment 130.
비트, LDL(136) 및 MDL(138) 선택은 제4도에 제공된 것과 같은 제3도의 어레이 블록의 트랜지스터 레벨의 개략적인 단면도를 통하여 보다 잘 이해할 수 있다. 상기 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 각각의 비트 라인(132)는 비록 제4a도에서는 하나의 라인 쌍으로 표시되어 있지만, 실제로는 네개의 상보형 라인쌍(complementary pair of lines)이다 인접하는 워드 라인(127, 128)에 접속된 셀들(162, 164)는 각각의 쌍의 반대쪽 라인들(166, 168)에 접속된다. 따라서, 워드 라인의 절반(128) (예를 들어, 짝수 어드레스를 갖는 워드 라인들)은 비트 라인쌍 중 하나(166)상의 셀들(162)를 선택한다. 반면에 워드라인의 나머지 절반(127)은 (홀수 어드레스를 갖는 워드 라인들) 비트 라인쌍의 나머지 라인(168)상의 셀들(164) 선택한다. 어레이가 센스 증폭기를 선정된 1 조건으로 설정하도록 어레이에 1이 저장된다. 따라서 1을 도면 부호(166)이 하이이고 도면 부호(168)이 로우인 상태로 정의하면, 셀의 저장 캐패시터(178)을 하이로 충전함으로써 1이 셀(162)에 [그리고 도면 부호(168)에 접속된 모든 나머지 셀들에] 저장된다. 이와 반대로, 셀의 저장 캐패시터(192)를 완전히 방전시킴으로써, 1이 셀(164)에 [그리고 도면 부호(168)에 접속된 모든 나머지 셀들에] 저장된다.Bit, LDL 136 and MDL 138 selections can be better understood through a schematic cross-sectional view of the transistor level of the array block of FIG. 3 as provided in FIG. As can be seen from the above description, in the preferred embodiment of the present invention, each bit line 132 is actually represented by one line pair in FIG. 4A, but in practice there are four complementary pairs of line pairs. Cells 162 and 164 connected to adjacent word lines 127 and 128 are connected to opposite lines 166 and 168 of each pair. Thus, half 128 of the word line (eg, word lines with even addresses) selects cells 162 on one 166 of the bit line pair. On the other hand, the other half 127 of the word line selects the cells 164 on the remaining line 168 of the bit line pair (word lines with odd addresses). 1 is stored in the array such that the array sets the sense amplifier to the selected 1 condition. Thus, if 1 is defined as having 166 high and 168 low, charging 1 of the cell's storage capacitor 178 will cause the 1 to be stored in cell 162 (and 168). Stored in all remaining cells connected to the. Conversely, by completely discharging the storage capacitor 192 of the cell, 1 is stored in cell 164 (and in all remaining cells connected to reference 168).
제4a도의 회로의 동작은 제4b도의 타이밍 다이어그램에 따른다. 셀(162 또는 164)를 선택하기 전에, 어레이는 정상 상태의 대기 컨디션(steady-state standby condition)에 있다. 비트 라인쌍(166, 168)의 전압은 Vdd/2로 이퀼라이즈되고(equalized) 이쿨라이제이션 트랜지스터(equalization transistor, 172)의 게이트 (170)은 하이 상태로 유지된다. 워드라인들(WL, 127, 128)과 칼럼 선택(Column Select: CSL)라인들(174)는 대기 중에는 로우 상태로 유지된다. 워드 라인(128 또는 127)이 하이로 구동되면, 워드 라인(128)상의 각각의 셀(162) 내의 셀 트랜지스터(176)이 온되어, 대응하는 셀의 저장 캐패시터(178)을 상보형 쌍의 라인(166)으로 커플시킨다. 라인(166)상의 전압은 전하가 저장 캐패시터(178)에 저장되어 있으면 조금 올라가고 전하가 저장되어 있지 않으면 (즉, 캐패시터가 방전되어 있으면) 조금 떨어진다. 상보형 쌍의 제2 라인(168)은 Vdd/2로 미리 충전되어 있는 상태를 유지하고 센스 증폭기(180)의 기준 전압의 역할을 한다. 라인(166)상의 1 또는 0을 감지하기에 충분한 지연 후에 센스 증폭기(180)이 설정된다. 센스 증폭기는 센스 증폭기 인에이블(Sense Amp Enable: SAE)라인(182)를 하이로 하고 그 인버스(inverse, 184)를 로우로 구동함으로써 설정된다. 센스 증폭기를 설정한 후에 비트 라인쌍(166, 168)로 전달된 데이터는 증폭되고 셀(162)에 저장된 데이터에 따라 이들을 하이/로우 또는 로우/하이로 하여 비트 라인 쌍(166, 168)상에서 재구동된다. 일단, 센스 증폭기에 의해 모든 비트 라인들(166, 168)을 재구동하면 세그먼트 선택 신호(Segment Select Signal: SEGi)가 상승하여 각각의 엑세스된 세그먼트(130)내의 하나의 칼럼을 선택하도록 CSL(174)를 하이로 구동한다. CSL(174)가 하이가 되면 선택된 재구동 비트 라인쌍(166, 168)이 패스게이트(pass gates, 194, 196)을 통하여 LDL(188, 190)으로 접속된다. CSl타이밍은 SEGi와 거의 동일하나 그보다 약간 지연되어 있다.The operation of the circuit of FIG. 4A follows the timing diagram of FIG. 4B. Prior to selecting cell 162 or 164, the array is in a steady-state standby condition. The voltages of the bit line pairs 166 and 168 are equalized to V dd / 2 and the gate 170 of the equalization transistor 172 remains high. Word lines WL, 127 and 128 and column select (CSL) lines 174 remain low during the wait. When the word line 128 or 127 is driven high, the cell transistor 176 in each cell 162 on the word line 128 is turned on, bringing the storage capacitor 178 of the corresponding cell into a line of complementary pairs. Couple to (166). The voltage on line 166 rises slightly if charge is stored in storage capacitor 178 and drops slightly if charge is not stored (ie, capacitor is discharged). The second line 168 of the complementary pair remains precharged to V dd / 2 and serves as a reference voltage of the sense amplifier 180. The sense amplifier 180 is set after a delay sufficient to sense 1 or 0 on line 166. The sense amplifier is set by bringing the sense amplifier enable (SAE) line 182 high and driving its inverse 184 low. After setting up the sense amplifiers, the data passed to the bit line pairs 166 and 168 is amplified and reconstructed on the bit line pairs 166 and 168 by bringing them high / low or low / high according to the data stored in the cell 162. Driven. Once all of the bit lines 166 and 168 are re-driven by the sense amplifier, the segment select signal (SEGi) is raised to select one column in each accessed segment 130. Drive) high. When the CSL 174 goes high, the selected restart bit line pairs 166, 168 are connected to the LDLs 188, 190 through pass gates 194, 196. The CSl timing is nearly identical to SEGi but slightly delayed.
여분의 절반(142) 내의 CSL을 구동함과 동시에, 만일 결함있는 칼럼이 어드레스되면, 여분 칼럼 선택 인에이블(Spare Column Select Enable: SCSLEj) 신호가 상승하여 여분 칼럼 선택 (Spare Column Select Enable: SCSL) 신호를 하이로 [여분 칼럼에서 도면 부호(174)] 구동하고, 여분 칼럼(134)로부터의 데이터가 패스 게이트(194, 196)을 통하여 LDL 쌍(188, 190)으로 전달된다. SCSL이 하이가 되면 칼럼 선택 디스에이블(Column Select Disable: CSLD) 신호를 하이로 구동하게 되어 교대로 동시에 구동되는 CSL(174)를 로우로 끌어내려 결함있는 칼럼들을 LDL(134)로부터 격리시킨다. SCSL 타이밍은 SCSLEj가 거의 동일하지만 그로부터 약간 지연되어 있다.At the same time as driving the CSL in the redundant half 142, if a defective column is addressed, the Spare Column Select Enable (SCSLEj) signal is raised to spare Column Select Enable (SCSL). The signal is driven high [reference 174 in the extra column], and data from the redundant column 134 is passed to the LDL pair 188, 190 via pass gates 194, 196. When the SCSL goes high, it drives the Column Select Disable (CSLD) signal high, which alternately pulls the simultaneously driven CSL 174 low to isolate the defective columns from the LDL 134. SCSL timing is nearly identical to SCSLEj but slightly delayed therefrom.
최종적으로 제4c도에서, LDL쌍(188, 190)은 패스 게이트(202, 204)를 통하여 마스터 데이터 선택 라인 [Master Data Select Line (MSL), 208]에 의하여 마스터 데이터 라인(Master Data Line, 쌍(198, 200)]으로 접속된다. MDL쌍(198, 200)상의 데이터는 제2 센스 증폭기(206)을 통하여 다시 감지되어 재구동된다. 후술하는 바와 같이 각각의 제2 센스 증폭기(206)의 출력은 칩 I/O로 커플되는 글로벌 데이터 라인(Global Data Line(GDL), 210]으로 선택적으로 커플된다.Finally, in FIG. 4C, the LDL pairs 188 and 190 are connected to the master data line by the master data select line (MSL) 208 through the pass gates 202 and 204. 198, 200. The data on the MDL pairs 198, 200 are sensed again and re-driven through the second sense amplifier 206. As will be described later, each of the second sense amplifiers 206 is described. The output is optionally coupled to a Global Data Line (GDL) 210 coupled to chip I / O.
여분 칼럼 디코더를 프로그래밍하는 것은 프로그래밍 가능한 퓨즈 래치(210)을 개략적으로 도시한 제5a도를 보면 보다 잘 이해할 수 있다. 이 프로그래밍 가능한 퓨즈 래치(210)은 접지와 P형 FET(PFET, 214)의 드레인 사이에 접속된 퓨즈(212)를 포함하고 있다. 이 퓨즈는 인버터(216)의 입력을 로우로 클램핑시키기(clamp)위한 낮은 저항을 제공한다. 입력이 로우로 클램핑되면, 인버터(216)은 인버터(218, 220)에 하이를 전달한다. 인버터(216, 218)은 래치를 형성한다. 인버터(220)은 인버터(216)으로부터의 레벨을 재반전시킨다. 프로그래밍 가능한 퓨즈 래치로부터의 출력들은 인버터(216, 220)으로부터 온 것이다. (주로 레이저 프로그래밍에 의하여) 퓨즈를 제거하고 PFET(214)의 게이트(222)에 펄스를 공급함으로써 래치를 초기화하면, 인버터(220)의 출력은 하이가 되고 인버터(216)은 로우가 된다. 각각의 세그먼트는 여분 칼럼 라인을 인에이블시키기 위한 하나의 프로그래밍 가능한 퓨즈 래치와 인에블된 여분 칼럼 라인이 대체할 결함있는 칼럼 라인을 갖고 있는 세그먼트를 식별하기 위한 세 개의 프로그래밍 가능한 퓨즈 래치를 갖고 있다. 여분 칼럼 라인 인에이블 레벨(redundant column line enable level: FMAC)은 인버터(220)의 재반전된 출력이다. 세 개의 세그먼트 식별 래치들은 각각 FSm과 FSm 이라고 레이블이 붙여진 인버터(220, 216)으로부터의 트루(true) 및 컴플리멘트(complement)출력을 모두 제공한다 (여기서, m = 0, 1 또는 2) 이들 출력의 사용에 대해서는 아래에 보다 사용에 대해서는 아래와 보다 상세히 설명하기로 한다.Programming the redundant column decoder can be better understood with reference to FIG. 5A, which schematically illustrates a programmable fuse latch 210. This programmable fuse latch 210 includes a fuse 212 connected between ground and the drain of a P-type FET (PFET) 214. This fuse provides a low resistance for clamping the input of the inverter 216 low. When the input is clamped low, inverter 216 transfers high to inverters 218 and 220. Inverters 216 and 218 form a latch. Inverter 220 inverts the level from inverter 216 again. Outputs from the programmable fuse latch are from inverters 216 and 220. Initializing the latch by removing the fuse (primarily by laser programming) and supplying a pulse to the gate 222 of the PFET 214 causes the output of the inverter 220 to go high and the inverter 216 to go low. Each segment has one programmable fuse latch to enable redundant column lines and three programmable fuse latches to identify the segment that has a defective column line that the enabled spare column line will replace. . The redundant column line enable level (FMAC) is the reinverted output of the inverter 220. Three segment identification latches provide both true and complement outputs from inverters 220 and 216 labeled FSm and FSm, respectively, where m = 0, 1 or 2 The use of the output will be described below in more detail below.
제5b도의 프로그래밍 가능한 어드레스 선택 회로는 제5a도의 프로그래밍 가능한 퓨즈 래치(210)을 포함한다. 퓨즈(212)의 상태가 상보형 트랜지스터의 쌍(222, 224 및 226, 228)에 의하여 형성되는 2:1 멀티플렉서(mux)의 상태를 선택한다. 퓨즈(212)가 있는 상태에서는 래치 출력(230)은 하이이고 버퍼(220)의 출력은 로우이다. 상보형 쌍(222, 224)가 온(on)되고, 상보형 쌍(226, 228)은 오프(off)된다. 2:1 멀티플렉서는 ADD(반전되지 않은 어드레스 신호)를 그 출력(232, An)과 블록(bADD (ADD의 컴플리멘트)에 전달한다. 반대로 퓨즈(212)를 제거하면 래치 출력(230)은 로우이고 버퍼 출력(220)은 하이이다. 상보형 쌍(226, 228)은 온되고 상보형 쌍(222, 224)는 오프된다. 이 상태에서는 멀티플렉서는 bADD를 그 출력(232)로 전달하고 ADD를 막는다.The programmable address selection circuit of FIG. 5B includes the programmable fuse latch 210 of FIG. 5A. The state of the fuse 212 selects the state of the 2: 1 multiplexer (mux) formed by pairs of complementary transistors (222, 224 and 226, 228). In the state where the fuse 212 is present, the latch output 230 is high and the output of the buffer 220 is low. Complementary pairs 222 and 224 are on, and complementary pairs 226 and 228 are off. The 2: 1 multiplexer passes ADD (an inverted address signal) to its outputs 232 and An and a block bADD (Completion of ADD). On the contrary, when the fuse 212 is removed, the latch output 230 Low and the buffer output 220 is high, the complementary pairs 226, 228 are on and the complementary pairs 222, 224 are off, in this state the multiplexer passes bADD to its output 232 and adds ADD. To prevent.
제5c도는 본 발명의 바람직한 실시예의 CRDN회로를 개략적으로 도시한 도면이다. NOR 게이트(246)과 결합된 NAND게이트(240, 242 및 244)는 프로그래밍 가능한 어드레스 선택 출력 Ao-An(n=9)을 프로그래밍 가능한 래치 출력 FMAC와 논리 AND시킴으로써 퓨즈 프로그램밍된 어드레스를 디코딩한다. 프로그램밍 가능한 퓨즈 래치(210)의 출력인 FMAC는 퓨즈(212)가 끊어져서 CRDN을 인에이블시키면 하이가 된다. NOR 게이트(246)의 디코더 출력은 세그먼트 j (j는 0과 7사이)에 대한 세그먼트 칼럼 선택 인에이블(Segment Column Select Enable: SCSLj) 신호이다. SCSLEj는 FMAC가 하이일때만 , 즉 CRDN이 인에이블될 때에만 하이가 되고 Ao-An은 프로그래밍된 어드레스가 액세스되면 하이가 된다. Ao-An은 각각의 프로그래밍 가능한 어드레스 선택 회로 내의 퓨즈(212)의 상태와 칼럼 어드레스에 따라 하이가 된다. 따라서, 여분 칼럼 선택은 FMAC를 하이로 하고 결함있는 칼럼이 어드레스되면 Ao-An를 하이로서 제공하기 위하여 퓨즈를 제거함으로써(끊음으로써) 프로그래밍된다. SCSLEj는 (결함있는 칼럼의) 프로그래밍된 어드레스가 액세스되면 하이가 된다. 각각의 세그먼트에는 CRDN회로가 있다. 따라서, 여분의 칼럼에 대한 액세스가 종래 기술의 방법보다 빠르고 어레이 비트 라인 액세스는 여분 칼럼 액세스와 함께 동시에 일어난다.5c schematically illustrates a CRDN circuit according to a preferred embodiment of the present invention. NAND gates 240, 242, and 244 coupled with NOR gate 246 decode the fuse programmed address by logically ANDing the programmable address select output Ao-An (n = 9) with the programmable latch output FMAC. The FMAC, which is the output of the programmable fuse latch 210, is high when the fuse 212 is blown to enable the CRDN. The decoder output of the NOR gate 246 is a Segment Column Select Enable (SCSLj) signal for segment j (j is between 0 and 7). SCSLEj goes high only when FMAC is high, that is, when CRDN is enabled, and Ao-An goes high when the programmed address is accessed. Ao-An goes high depending on the state and column address of the fuse 212 in each programmable address selection circuit. Thus, the extra column selection is programmed by removing the fuse (breaking) to bring FMAC high and to provide Ao-An as high once the defective column is addressed. SCSLEj goes high when a programmed address (in the defective column) is accessed. Each segment has a CRDN circuit. Thus, access to redundant columns is faster than prior art methods and array bit line accesses occur concurrently with redundant column accesses.
따라서, 만일 SCSLE가 하이가 되면, 액세스된 절반(140) 내의 하나의 결함있는 칼럼을 대체시키기 위하여 여분의 칼럼이 인에이블된다. 대체될 결함있는 칼럼을 포함하는 세그먼트는 FSEG1에 의하여 식별된다. FSEG1는 NOR 게이트(254)의 출력이다. (여덟개의 NOR 게이트를 대표하는) NOR 게이트(254)로의 입력(256)은 FSm또는 FSm이다. NOR. 게이트(254)는 세 개의 입력이 1/8 디코드되도록 하여, 그 결과 하나의 FSEG0-7이 하이가 된다. FSEG0-7이 하이인 것은 세그먼트 0-7내의 결함있는 칼럼을 각각 대체시키기 위하여 여분의 칼럼을 퓨즈 프로그래밍했다는 것을 나타낸다. NAND 게이트(248, 250 및 252)는 (각각의 액세스된 세그먼트마다 하나씩의) 여덟게의 NAND 게이트를 나타낸다. SCSLE가 하이가 되면 여분의 칼럼이 액세스된다. bfCHIT1중 하나는 내려가서 FSEG1가 식별하는 세그먼트를 위하여 퓨즈된 칼럼상에 HIT(match)가 있다는 것을 나타낸다.Thus, if SCSLE goes high, an extra column is enabled to replace one defective column in the accessed half 140. The segment containing the defective column to be replaced is identified by FSEG 1 . FSEG 1 is the output of NOR gate 254. Input 256 to NOR gate 254 (representing eight NOR gates) is FS m or FS m . NOR. Gate 254 causes three inputs to be 1/8 decoded, resulting in one FSEG 0-7 being high. High FSEG 0-7 indicates that you have fuse programmed extra columns to replace each defective column in segments 0-7. NAND gates 248, 250 and 252 represent eight NAND gates (one for each accessed segment). When SCSLE goes high, extra columns are accessed. One bfCHIT 1 go down indicates that there is a HIT on a fuse column for segment 1 is identified FSEG (match).
제6a도는 IOSW회로(124)를 통한 유닛(122)의 개략적인 단면도이다. 결함있는 칼럼(136)을 여분 칼럼(134)로 대체하기 위한 논리부(logic)를 포함한다. 제6a도의 단면도에서 디코드 논리부가 여분의 절반(256)과 액세스된 절반(262) 양자 모두를 위하여 포함된다. 제5c도의 CRDN회로는 논리 블록(262)로 표시한다. 퓨즈로 선택된 여분의 칼럼을 어드레싱(addressing)하여 여분의 절반(256) 내의 bfCHIT0-7을 로우로 만들면, I/O 디스에이블(I/O DISable: IODIS1) 신호는 NAND 게이트(264)에 의하여 하이로 구동된다. IODIS1는 선택된 여분 칼럼을 포함하는 세그먼트로부터의 세그먼트 출력이고 결함있는 칼럼 세그먼트를 위한 IOSW 로직(266)으로의 입력이다. IODIS1가 하이가 되면 IOSW1신호, 즉 NOR 게이트(268)의 출력을 로우로 함으로써 결함있는 액세스된 세그먼트 내의 제2 센스 증폭기(270)의 출력이 디스에이블된다. IOSW1가 인에이블되면 제2 센스 증폭기(270)의 내용을 I/O 상보형 쌍(272, 274)로 선택적으로 접속시킨다. 또한 IOSW1는 타이밍 신호 IOSET에 의하여 그리고 SEG1와 SCSELEj에 의하여 NOR 게이트(276)을 통하여 제어된다.6A is a schematic cross-sectional view of the unit 122 through the IOSW circuit 124. Logic for replacing defective column 136 with redundant column 134. In the cross-sectional view of FIG. 6A a decode logic is included for both the redundant half 256 and the accessed half 262. The CRDN circuit of FIG. 5C is represented by logic block 262. By addressing the extra column selected as a fuse to bring bfCHIT 0-7 in the extra half 256 low, the I / O DISable (IODIS1) signal is generated by the NAND gate 264. Driven high. IODIS 1 is the segment output from the segment containing the selected spare column and input to the IOSW logic 266 for the defective column segment. When IODIS 1 goes high, the output of the second sense amplifier 270 in the defective accessed segment is disabled by bringing the IOSW 1 signal, ie, the output of the NOR gate 268 low. When IOSW 1 is enabled, the content of second sense amplifier 270 is selectively connected to I / O complementary pairs 272 and 274. IOSW 1 is also controlled via the NOR gate 276 by timing signal IOSET and by SEG1 and SCSELEj.
MDL(138)상의 데이터는 상보형 쌍(194) 상에서 전술한 바와 같이 제2 센스 증폭기(270)으로 제공된다. 제2 센스 증폭기(270)이 설정되면 제2 센스 증폭기는 재구동된 데이터를 상보형 쌍(280, 282)로 내보내어 FET(284, 286)중 하나를 온시킨다. I/O상보형 쌍(272, 274)는 미리 하이로 충전된다. IOSW1를 하이로 하면 FET(288, 290)을 온시키게 되어 FET(284, 286)을 상보형 라인(272 또는 274)로 각각 커플시킨다. 라인(272 또는 274)중 하나는 제2 센스 증폭기의 상태에 따라 도면부호(284. 288 또는 286, 290)을 통하여 각각 로우로 끌어내려진다. 이렇게 어레이로부터 I/O 라인쌍(272, 274)로 전달된 데이터는 칩으로부터 나가게 된다.Data on MDL 138 is provided to complementary pair 194 to second sense amplifier 270 as described above. Once the second sense amplifier 270 is set up, the second sense amplifier sends the driven data back to the complementary pairs 280 and 282 to turn on one of the FETs 284 and 286. I / O complementary pairs 272 and 274 are previously charged high. Highing IOSW 1 turns on FETs 288 and 290 to couple FETs 284 and 286 to complementary lines 272 and 274, respectively. One of lines 272 or 274 is pulled low through 284.288 or 286 and 290, respectively, depending on the state of the second sense amplifier. The data transferred from the array to the I / O line pairs 272 and 274 leaves the chip.
제7 도에 도시된 바와같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 RAM칩에서, 각각의 유닛(122)는 여분의 절반으로부터 8개의 제2 센스 증폭기(270)출력 (0-7)을 갖고 있다. 각각의 여분 절반의 제2 센스 증폭기(270)의 출력은 도트되어 (dotted, dot AND'ed) io 상보형 쌍(272, 274)에서 액세스된 쪽에 있는 센스 증폭기(270)의 출력으로 나가게 된다. PFET(292, 294)의 게이트에 펄스를 가하여 IO 상보형 쌍(272, 274)를 하이로 끌어올린다. 이러한 구성에 의하여 신속하고 간단한 테스트를 수행할 수 있다. 이후, 데이타 압축 모드 테스트(data compression mode test)라 칭하는 이 테스트는 세그먼트 내의 모든 셀들이 제대로 동작하는지를 결정하기에 편리한 초기 스크린을 제공한다. 데이터 압축 모드 테스팅은 우선 어레이에 선정된 패턴, 예를 들어 모두 1 또는 모두 0을 채워 넣는 것으로부터 시작한다. 그리고 나서 각각의 테스트되는 셀을 액세스하기 위하여 워드와 칼럼 어드레스를 지나가게 된다. 각각의 어드레스에서 모든 IOSW들은 하이로 설정되어 모든 제2 센스 증폭기(270)의 출력들을 함께 I/O 라인(272, 274)에 커플시킨다. 각각의 I/O 쌍(272, 274)에서 하나의 라인이 하이 상태를 유지하고 나머지 하나의 라인이 로우가 되면, 오류가 검출되지 않은 것이다. 그러나, 만일 두 개의 라인이 모두 로우가 되면, 적어도 하나의 결함있는 셀이 검출된 것이다. 또한 I/O 라인(272, 274)를 입력으로 하는 EXOR(Exclusive OR) 게이트(296)은 충분한 합격(Go), 불합격(No Go)테스트 로직을 제공한다. EXOR 출력에 1이 있으면 이것은 합격(Go)이고, 0이 있으면 이것은 불합격(No Go)이다. 데이터 압축 모드 테스팅은 모든 결함있는 셀을 검출하지는 않지만, RAM 테스트를 현저히 가속시키게 된다. 따라서, 본 발명의 RAM 구성은 종래 기술의 구성보다 테스트하기에 현저히 쉽다.As shown in FIG. 7, in a RAM chip constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention, each unit 122 has eight second sense amplifiers 270 outputs (0-7) from an extra half. have. The output of each extra half of the second sense amplifier 270 is dotted, dot AND'ed, and exits to the output of the sense amplifier 270 on the side accessed from the io complementary pairs 272 and 274. A pulse is applied to the gates of the PFETs 292 and 294 to pull the IO complementary pairs 272 and 274 high. This configuration allows for quick and simple testing. This test, then referred to as a data compression mode test, provides a convenient initial screen for determining whether all cells in a segment are operating properly. Data compression mode testing first begins by filling the array with a predetermined pattern, for example all 1s or all 0s. It then passes through word and column addresses to access each cell being tested. At each address all IOSWs are set high to couple the outputs of all second sense amplifiers 270 together to I / O lines 272 and 274. If one line remains high and the other line goes low in each I / O pair 272 and 274, no error is detected. However, if both lines go low, at least one defective cell has been detected. In addition, the EXOR (Exclusive OR) gate 296, which accepts I / O lines 272 and 274, provides sufficient Go and No Go test logic. If there is 1 in the EXOR output, it is Go. If there is 0, it is No Go. Data compression mode testing does not detect all defective cells, but significantly accelerates RAM testing. Thus, the RAM configuration of the present invention is significantly easier to test than the prior art configuration.
본 발명은 바람직한 실시예들에 의해 기술되었으나, 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하에 청구된 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형과 변경을 가할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 특허 청구의 범위는 본원 발명의 범위 내에 속하는 변경과 변형을 포함하도록 의도된다.While the invention has been described in terms of preferred embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications can be made therein without departing from the scope of the invention as set forth below. The claims are intended to cover modifications and variations that fall within the scope of the invention.
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